(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差点に接続する道路の混雑の度合いを示す交通指標を決定する交通指標決定装置であって、
前記道路に設置され車両を感知する車両感知器から感知器情報を受信する手段と、
前記道路上を走行する車両で計測される車両情報を取得する手段と、
第一の時間に対する前記感知器情報、前記第一の時間より前の第二の時間に対する前記感知器情報、および前記第一の時間と前記第二の時間との間に取得された、または前記第一の時間の後で次に前記感知器情報が得られるまでに取得された前記車両情報である参照車両情報に基づいて、前記第一の時間に対する前記交通指標を平滑化する手段と
を備える交通指標決定装置。
【請求項２】
前記感知器情報から前記交通指標を算出する手段をさらに備え、
前記交通指標を平滑化する手段は、
前記第一の時間に対する前記交通指標、および前記第二の時間に対する前記交通指標それぞれに対する重みを前記参照車両情報に基づいて計算し、
前記第一の時間に対する前記交通指標、前記第二の時間に対する前記交通指標、および前記重みに基づいて、前記第一の時間に対する前記交通指標を平滑化する請求項１記載の交通指標決定装置。
【請求項３】
前記交通指標を平滑化する手段は、
前記第一の時間および前記第二の時間を含む平滑化期間における前記交通指標の変化傾向が、前記第一の時間に対する前記交通指標から前記参照車両情報より算出した値への変化傾向に一致する場合、前記第一の時間に対する前記重みを標準値よりも大きくし、変化傾向が相違する場合、前記第一の時間に対する前記重みを前記標準値よりも小さくする請求項２記載の交通指標決定装置。
【請求項４】
前記交通指標を平滑化する手段は、
取得された前記参照車両情報の数が一定数以上の場合、前記参照車両情報を用いて、前記第一の時間に対する前記交通指標の平滑化値を決定し、取得された前記参照車両情報の数が前記一定数に満たない場合、前記参照車両情報を用いずに、前記第一の時間に対する前記交通指標を平滑化する請求項１〜３のいずれか１項に記載の交通指標決定装置。
【請求項５】
前記交通指標は、待ち行列長または待ち行列台数である請求項１〜４のいずれか１項に記載の交通指標決定装置。
【請求項６】
交差点に接続する道路の混雑の度合いを示す交通指標を決定する交通指標決定方法であって、
前記道路に設置され車両を感知する車両感知器から感知器情報を受信する手順と、
前記道路上を走行する車両で計測される車両情報を取得する手順と、
第一の時間に対する前記感知器情報、前記第一の時間より前の第二の時間に対する前記感知器情報、および前記第一の時間の後で次に前記感知器情報が得られるまでに取得された前記車両情報である参照車両情報に基づいて、前記第一の時間に対する前記交通指標を平滑化する手順と
を備える交通指標決定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の手順をコンピュータに実行させるための交通指標決定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通信号機の制御などに用いる交通指標を決定する交通指標決定装置、交通指標決定方法および交通指標決定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
交通信号機の制御には、待ち行列台数や待ち行列長、渋滞長、旅行時間など、交差点に接続する道路の混雑の度合いを示す交通指標が用いられる。たとえば特許文献１は、車両感知器からの感知器情報に基づいて、渋滞長を推定することを記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１６１６８６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
交通信号機の制御によって交通流を適切に捌くには、その交通指標が交通流の変動に十分に追従する必要がある。しかしながら、その交通指標の算出には、データの平滑化や周期集計などにより一定の遅れが伴うため、追従には限界がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、交通状況の変化に比較的短期間に追従して交通指標を決定することのできる交通指標決定装置、交通指標決定方法および交通指標決定プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の提供する交通指標決定装置は、交差点に接続する道路の混雑の度合いを示す交通指標を決定する。この交通指標決定装置は、道路に設置され車両を感知する車両感知器から感知器情報を受信する手段と、道路上を走行する車両で計測される車両情報を取得する手段と、第一の時間に対する感知器情報、および第一の時間の後で次に感知器情報が得られるまでに取得された車両情報である参照車両情報に基づいて、第一の時間に対する交通指標を平滑化する手段とを備える。
【０００６】
この交通指標決定装置は、第一の時間に対する感知器情報、第一の時間より前の第二の時間に対する感知器情報、および参照車両情報に基づいて、第一の時間に対する交通指標を平滑化するため、第二の時間から第一の時間へのトレンドに対して第一の時間後の状況をより迅速に反映することができる。その結果、感知器情報のみで交通指標を決定する場合と較べて、比較的短時間に交通状況の変化に追従して交通指標を決定することができる。ここで、時間は、時点または時刻であってもよいし、時間帯であってもよい。交通指標は、たとえば待ち行列長または待ち行列台数である。
【０００７】
交通指標決定装置において、感知器情報から前記交通指標を算出する手段をさらに備え、交通指標を平滑化する手段は、第一の時間に対する交通指標、および第二の時間に対する交通指標それぞれに対する重みを参照車両情報に基づいて計算し、第一の時間に対する交通指標、第二の時間に対する交通指標、および重みに基づいて、第一の時間に対する交通指標を平滑化することができる。荷重平均により時間平滑化を行う場合に、第一の時間および第二の時間それぞれに対して算出された重みを参照車両情報で調整することによって、その平滑化による遅れを緩和することができる。
【０００８】
交通指標決定装置において、交通指標を平滑化する手段は、第一の時間および第二の時間を含む平滑化期間における交通指標の変化傾向が、第一の時間に対する交通指標から参照車両情報より算出した値への変化傾向に一致する場合、第一の時間に対する重みを標準値よりも大きくし、変化傾向が相違する場合、第一の時間に対する重みを標準値よりも小さくするようにしてもよい。変化傾向が一致する場合に、第一の時間に対する重みを標準値よりも大きくすることによって、第一の時間に対する交通指標に平滑化した値が追従するのを早める。一方、変化傾向が相違する場合に、第一の時間に対する重みを標準値よりも小さくすることによって、第一の時間に対する交通指標に平滑化した値が追従するのを遅らせる。これによって、実際の値に対する平滑化した値の追従性を向上させることができる。
【０００９】
交通指標決定装置において、交通指標を平滑化する手段は、取得された参照車両情報の数が一定数以上の場合、参照車両情報を用いて、第一の時間に対する交通指標の平滑化値を決定し、取得された参照車両情報の数が一定数に満たない場合、参照車両情報を用いずに、第一の時間に対する交通指標を平滑化するようにしてもよい。
【００１０】
車両情報を送信可能な車載装置の普及率が低い場合、様々な地域や時間帯で十分な数の車両から車両情報を得るのは困難である。車両情報の得られる車両の台数が限られている場合、得られた車両情報が交通指標を決定する上で必ずしも有用でないこともある。このため、得られた参照車両情報の数が一定数以上の場合に参照車両情報を用いることで、より適切に交通指標を決定することができる。
【００１１】
他の態様において、本発明は、上述の交通指標決定装置に対応する交通指標決定方法を提供する。この交通指標決定方法は、道路に設置され車両を感知する車両感知器から感知器情報を受信する手順と、車両で計測される車両情報を取得する手順と、第一の時間に対する感知器情報、第一の時間より前の第二の時間に対する感知器情報、および第一の時間の後で次に感知器情報が得られるまでに取得された車両情報である参照車両情報に基づいて、第一の時間に対する交通指標を決定する手順とを備える。
他の態様において、本発明は、上述の交通指標決定方法の手順をコンピュータに実行させるための交通指標決定プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以上のように、交通状況の変化に比較的短期間に追従して交通指標を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の前述やその他の目的、特徴および利点は、以下で添付図面を参照して説明する実施の形態でより明らかにする。図面において、同一の符号は異なる図面においても同一部分を示す。
【図１】本発明の実施の形態に係る交通信号制御システムの全体構成を示す図である。
【図２】交通信号制御システムの交差点周辺の構成例をより詳細に示す図である。
【図３】交通信号制御機の構成例を説明するための図である。
【図４】車載装置の構成例を説明するための図である。
【図５】中央装置の構成例を説明するための図である。
【図６】車両情報から得た車両の位置に基づいて交差点から当該車両までの距離を求める方法を説明するための道路平面図である。
【図７】感知器情報から待ち行列長を求めるために車両の速度から待ち行列波及度を得るデータの一例を説明するための図である。
【図８】待ち行列波及度から待ち行列長を算出する方法を説明するための図である。
【図９】車両情報から得た停止線から車両までの距離が感知器情報から得た待ち行列長よりも大きい場合の重みの設定方法の例を説明するための図である。
【図１０】車両情報から得た停止線から車両までの距離が感知器情報から得た待ち行列長よりも小さい場合の重みの設定方法の例を説明するための図である。
【図１１】待ち行列長の時間的変化の一例を示す図である。
【図１２】車両情報に含まれる各種データのビット割り当て例を説明するための図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明の実施の形態に係る交通信号制御システムの全体構成を示す図である。この交通信号制御システム１００は、交通信号機１０１と、中央装置１０２と、車両１０３を感知する車両感知器１０４と、車両１０３に搭載された車載装置と無線通信する無線通信装置１０５とを備える。交通信号制御システム１００は、車両感知器１０４や無線通信装置１０５から交通情報を収集し、交通信号機１０１を制御したり交通情報を提供したりすることができる。交通信号機１０１は、信号制御情報を設定することで制御される。信号制御情報は、典型的にはサイクル長、スプリット、およびオフセットである。
【００１５】
サイクル長は、信号現示が一巡するのに要する時間であり、スプリットは、一サイクル長に対する各現示が占める時間の割合である。ここで、現示とは、交差点において、ある一組の交通流に対して同時に割り当てられている通行権のことである。オフセットは、対象交差点と隣接交差点とのサイクル開始タイミングの時間差である相対オフセットや、対象交差点と基準交差点とのサイクル開始タイミングの時間差である絶対オフセットとして表現される。このような信号制御情報を設定するために、交通信号制御システム１００は、ＭＯＤＥＲＡＴＯ（Management by Origin-DEstination Adaptation for Traffic Optimization）制御や、プロファイル制御をすることができる。
【００１６】
ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やプロファイル制御は、中央装置１０２が行うことができる。ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御では、中央装置１０２のネットワークに属する（管轄する）すべての交通信号機１０１がマクロ制御される。近飽和の交通状態に対応するために、負荷率を用いて各交通信号機１０１に対する信号制御情報を決定することができる。近飽和状態では、だんだんと交通量が増えてきて、交通密度が高くなり、任意速度での走行や追越しが困難になる。たとえばスプリット制御の場合、各交差点について、現示ごとの各流入路の負荷率の最大値を求め、現示負荷率の比で正規化されたスプリットを配分する負荷率比配分方式が採用される。負荷率ρは、次式（１）のように定義される。
ρ＝（Ｑ（Ｔ）＋Ｅ（Ｔ-１））／ｓ  …（１）
ここで、Ｑ（Ｔ）は収集周期Ｔにおける車両の流入流量（台／時）、Ｅ（Ｔ-１）は収集周期Ｔの前のサイクルで生じた待ち行列台数（台／時）、ｓは飽和交通流率（台／時）である。
【００１７】
プロファイル制御では、中央装置１０２のネットワークに属する一部の交通信号機１０１がミクロ制御され、その交通信号機１０１に対する青信号時間が微調整される。プロファイル制御では、交通状況の変化が予測され、対象交差点での信号待ちによる遅れ時間が最小となるように青信号の打ち切りタイミングが決定される。ある交差点における、停止線の到着プロファイルの情報と信号制御情報とに基づいてシミュレーション演算を行い、現時点から１サイクル以上未来までの待ち行列台数Ｅの変動状況を計算する。このような制御を行う中央装置１０２は、交通管制センター内や道路上に設置することができる。各交通信号機１０１がそれぞれ分散処理をして動作することもできる。その場合、交通信号機１０１は自己の収集した情報から交通状況の変化を予測し、その予測結果を隣接する交通信号機１０１に渡すことで、分散処理を実現する。
【００１８】
本実施の形態において、本発明の交通指標決定装置は、交通信号制御システム１００における中央装置１０２として利用される。ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やプロファイル制御には待ち行列台数が用いられる。中央装置１０２は、車両感知器１０４から得た感知器情報、および無線通信装置１０５から得た車両１０３の車両情報（プローブデータ）の両方を用いて待ち行列台数を特定し、その待ち行列台数に基づいて、対象の交通信号機１０１を制御する。
【００１９】
図２は交通信号制御システムの交差点周辺の構成例をより詳細に示す図である。この例は交通量の多い主道路ＲＭ１，ＲＭ２と交通量の少ない従道路ＲＳ１，ＲＳ２とが交差した交差点周辺の例である。この交差点における交通信号機は、主道路ＲＭ１，ＲＭ２および従道路ＲＳ１，ＲＳ２のそれぞれに設置された信号灯器２０１と、これら信号灯器２０１と点灯・滅灯の制御が可能に接続された交通信号制御機２０２とを有する。交通信号制御機２０２は、中央装置１０２から信号制御指令を受信し、その信号制御指令から定めた信号制御情報に基づいて、各信号灯器２０１に、青・黄・赤および右折矢等の各信号灯の点灯・消灯および点滅を行わせる。
【００２０】
交通信号制御機２０２には、車両感知器１０４および無線通信装置１０５が通信可能に接続される。交通信号制御機２０２は、車両感知器１０４から感知器情報を受信する。車両感知器１０４は、交差点に流入する車両１０３を感知し、検出結果（感知器情報）を交通信号制御機２０２に送信する。車両感知器１０４は、道路上の車両１０３を感知することによって、車両の通過台数、時間占有率、平均通過速度などの交通情報を計測することができる。車両感知器１０４は、典型的には超音波式感知器である。しかしながら、ループコイル式感知器や遠赤外線式感知器など他の種類の感知器であってもよい。車両感知器１０４は、たとえば停止線から１５０ｍ上流に設置される。車両感知器１０４は、停止線より上流側に複数設置することができる。一般的には、交通量計測用の感知器が停止線から１５０ｍ上流に設置され、渋滞計測用の感知器が停止線から３００ｍ、５００ｍ、以降２５０ｍ間隔で設置される。
【００２１】
また交通信号制御機２０２は、無線通信装置１０５を用いて、交差点を通過する車両１０３の車載装置２０３と通信する。無線通信装置１０５は、車載装置２０３から送信された車両情報を受信するとともに、渋滞情報などの交通情報や、死角の車両の存在などの安全情報、信号時間情報、地図情報、周辺の店舗の情報などを車載装置２０３に送信する。無線通信装置１０５には、ＵＨＦ帯もしくはＶＨＦ帯などを利用した無線ＬＡＮのような中域通信装置を利用することができる。しかしながら、これに代えて、光ビーコンや、電波ビーコン、ＲＦＩＤまたはＤＳＲＣ等の狭域通信機能を有する路上通信装置を利用してもよい。また、携帯電話、ＰＨＳ，多重ＦＭ放送などの広域通信により交通情報を提供することもできる。双方向の広域通信では特に交差点付近に無線通信装置がなくとも、携帯電話網や固定網、インターネットなどを介して車両情報を取得することができる。
【００２２】
図３は交通信号制御機の構成例を説明するための図である。交通信号制御機２０２は、有線通信部３０１、記憶部３０２、灯器駆動部３０３、および演算部３０４を備える。演算部３０４には、一または複数のマイクロコンピュータを利用することができる。演算部３０４は、有線通信部３０１、記憶部３０２、灯器駆動部３０３、および無線通信装置１０５と内部バスや各種インターフェイスを介して接続され、これらに対して入出力を行うことで交通信号制御機２０２の機能を実現する。
【００２３】
有線通信部３０１は、本実施の形態において、中央装置１０２および車両感知器１０４と通信するために用いられる。中央装置１０２から信号制御指令および交通情報を受信し、車両感知器１０４から感知器情報を受信する。また、車両感知器１０４から受信した感知器情報、および無線通信装置１０５から受信した車両情報を中央装置１０２に送信する。中央装置１０２との通信では、中継装置（図示せず）を経由してもよい。中継装置は、車両感知器１０４からの感知器情報を交通信号機１０１を介して間接的に、または直接的に受信したり、無線通信装置１０５から車両情報を受信したりし、それら感知器情報や車両情報を中央装置１０２に送信する。
【００２４】
記憶部３０２には、ハードディスクや半導体メモリ等の各種記録媒体を利用することができる。記憶部３０２は、有線通信部３０１から受信した各種情報および無線通信装置１０５から受信した車両情報（車両の位置データおよび識別データを含む）などを記憶する。
【００２５】
灯器駆動部３０３は半導体リレーを有し、演算部３０４からの指令信号にしたがって、複数の信号灯器２０１の青色灯、黄色灯、赤色灯それぞれに対応して各色の信号灯に供給される交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）または直流電圧をそのリレーによってオン／オフする。
演算部３０４は、有線通信部３０１により受信された中央装置１０２からの信号制御指令に基づいて灯器駆動部３０３への指令信号を生成し、それによって適当なタイミングで各信号灯器の信号灯色を切り替えさせる。
なお、交通信号制御機が通信・記録する車両情報のような情報には、ハードウェア的にまたはソフトウェア的にプライバシー保護のためにセキュリティを施すようにしてもよい。
【００２６】
図４は車載装置の構成例を説明するための図である。車載装置２０３は、無線通信装置１０５と通信して交通信号制御機２０２との間で各種情報を授受するとともに、目的地へのナビゲーションをすることができる。車載装置２０３は、ＧＰＳ処理部４０１、方位センサ４０２、車速取得部４０３、通信部４０４、記憶部４０５、操作部４０６、表示部４０７、音声出力部４０８、および演算部４０９を備える。
【００２７】
ＧＰＳ処理部４０１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報、ＧＰＳ衛星の軌道、測位補正情報等に基づいて、車両の位置（緯度、経度および高度）を計測する。
方位センサ４０２には、光ファイバジャイロを用いることができる。方位センサ４０２は、車両の方位および角速度を計測する。車速取得部４０３は、車速センサが車輪の角速度を検出することにより計測した車両の速度データを取得する。
【００２８】
通信部４０４は、無線通信装置１０５による無線発信が行われない期間に、他の車両上の車載装置との通信、すなわち車車間通信を行うことができる。通信部４０４は、自装置の識別データ、自車両の位置データおよび速度データなどを車両情報としてリアルタイムに（たとえば０．１から１．０秒周期で）発信する。この車両情報は、無線通信装置１０５によりモニタリングされる。また通信部４０４は、車両の走行によって無線通信装置１０５の通信領域で、その無線通信装置１０５から交通情報を受信することもできる。
【００２９】
記憶部４０５には、ハードディスクや半導体メモリ等の各種記録媒体を利用することができる。記憶部４０５は、通信部４０４が受信した交通情報、および車載装置２０３自身が計測した車両情報のデータなどを記憶する。記憶部４０５には、車車間通信により得た周囲の車両の車両情報を蓄積してもよい。記憶された自身の車両情報のデータは、演算部４０９により通信部４０４に随時出力され、通信部４０４から送信される。光ビーコンのようにスポット通信する場合には、記憶部４０５に蓄積された自身の車両情報のデータをそのスポット通信領域で演算部４０９が読み出し、通信部４０４によりアップリンクする。記憶部４０５には、地図データベースも格納される。
【００３０】
この地図データベースにおける道路地図データは、交差点ＩＤと交差点の位置とを対応付けた交差点データと、リンクＩＤ、そのリンクの始点・終点・補間点（道路が折れ曲がる地点に対応）それぞれの位置、そのリンクの始点に接続するリンクのリンクＩＤ、リンクの終点に接続するリンクのリンクＩＤ、およびリンクコストを含むリンクデータを有する。リンクコストは、たとえば、リンクとその終点に接続するリンクの組合せの数だけ用意されており、リンクの始点に進入してから当該リンクの終点を退出し、次に接続するリンクの始点に進入するまでに要する時間として定められる。すなわち、リンクコストには、リンクの始点から終点までを走行するのに要するコスト（時間）と、リンクの終点から次のリンクの始点までを走行するのに要するコスト（時間）、つまり、交差点を通過するのに要する時間が含まれる。
【００３１】
操作部４０６は、タッチパネルやボタンを有し、ドライバを含む車両の搭乗者が目的地の設定等を行えるようになっている。表示部４０７は、たとえば車両のダッシュボード部分に取付けられるモニタ装置であり、インターフェイス画面を表示する。音声出力部４０８は、演算部４０９が作成した音声データをスピーカから出力する。
【００３２】
演算部４０９には、一または複数のマイクロコンピュータを用いることができる。演算部４０９は、ＧＰＳ処理部４０１、方位センサ４０２、車速取得部４０３、通信部４０４、記憶部４０５、操作部４０６、表示部４０７、音声出力部４０８とバスを介して接続され、各部に対して入出力を行うことで車載装置２０３の機能を実現する。
【００３３】
演算部４０９は、ＧＰＳ処理部４０１が計測した車両の位置、方位センサ４０２が計測した車両の方位および角速度、車速取得部４０３が取得した車両の速度の各データ、記憶部４０５に記憶している道路地図データに基づいてマップマッチング処理を行い、道路地図データのリンク上における車両の位置を定める。演算部４０９は、操作部４０６により目的地の設定を受け付けた場合には、その車両位置に対して目的地への経路計算を行い、表示部７０７や音声出力部４０８を用いてその経路計算の結果を案内する。
【００３４】
図５は中央装置の構成例を説明するための図である。中央装置１０２には、一または複数のコンピュータを利用することができる。図５の例では一台のコンピュータを中央装置１０２として用いている。この中央装置１０２は、記憶部５０１、通信部５０２、表示部５０３、操作部５０４、および演算部５０５を備える。演算部５０５は、記憶部５０１、通信部５０２、表示部５０３、および操作部５０４とバスを介して接続されており、これら各部に対して入出力を行うことで中央装置１０２の機能を実現する。
【００３５】
記憶部５０１には、不揮発性のＲＯＭやフラッシュメモリ、揮発性のＲＡＭなど各種半導体メモリ、ハードディスクなどのコンピュータ読み取り可能な媒体を使用することができる。記憶部５０１は、ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やプロファイル制御を行う制御プログラムやその他のプログラムの実行ファイルや、この制御に用いる各種交通指標のデータなどを格納する。実行ファイルには、本発明の交通指標決定方法の各手順を記述した交通指標決定プログラムの実行ファイルまたはプログラムモジュールが含まれる。
【００３６】
演算部５０５が交通指標決定プログラムを実行することで、中央装置１０２に用いるコンピュータに交通指標決定方法の各手順を行わせることができる。これによって、中央装置１０２は本発明の交通指標決定装置として機能する。汎用コンピュータと交通指標決定プログラムを用いるのに代えて、または加えて、交通指標決定方法の手順または交通指標決定装置の機能の一部または全部を専用ハードウェアにより実現してもよい。
【００３７】
交通指標決定プログラムは、電気通信回線や、コンピュータ読み取り可能な媒体を用いて、記憶部５０１に導入することができる。たとえばＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の光学ディスク、フレキシブルディスクのような磁気ディスク、フラッシュメモリを有する取外し可能な半導体メモリデバイスをその導入に利用することができる。
【００３８】
通信部５０２は、渋滞情報等を含む交通情報や信号制御指令を所定時間ごとに各交通信号機に送信する。信号制御指令は、信号制御情報の演算周期（たとえば１．０〜２．５分）ごとに送信され、交通情報はたとえば５分ごとに送信される。
【００３９】
通信部５０２は、各交通信号機から、車載装置が搭載されている車両に関する情報である車両情報と、車両通過時に生じるパルス信号よりなる車両感知器１０４の感知器情報とをリアルタイムで受信している。車両情報は、少なくとも車両の位置データおよび識別データを含む。車両の速度データや車両の方向、運転中の車両の操作情報などをさらに含んでもよい。
【００４０】
通信部５０２は、中央装置１０２が本発明の交通指標決定装置として機能するとき、車両感知器１０４から感知器情報を受信する手段、および、車両で計測された車両の位置データを含む車両情報を取得する手段として動作する。ここで、「車両で計測された」は車両自体で計測された場合に限られるものではなく、車載装置や携帯電話等、車両内に設置または持ち込まれた装置で計測された場合を含む。
【００４１】
表示部５０３は、中央装置１０２が管理するエリアの道路地図と、この道路地図上のすべての交通信号機やその他の路上設備の位置を含む画面を表示し、オペレータに渋滞や事故等の状況を報知するのに用いられる。操作部５０４は、キーボードやマウス等の入力インターフェイスである。この操作部５０４によってオペレータは表示部５０３に対する表示切り替え操作等を行える。
【００４２】
演算部５０５は、中央装置１０２が本発明の交通指標決定装置として機能するとき、第一の時間に対する感知器情報、第一の時間より前の第二の時間に対する感知器情報、および第一の時間の後で次に感知器情報が得られるまでに取得された車両情報である参照車両情報に基づいて、第一の交通時間に対する交通指標を決定する手段として動作する。ここでは、交通指標は、ＭＯＤＥＲＡＴＯ制御やプロファイル制御に用いる待ち行列長や待ち行列台数Ｅである。
【００４３】
図６は車両情報から得た車両の位置に基づいて交差点から当該車両までの距離を求める方法を説明するための道路平面図である。この図は、車載装置を搭載した車両６０１が信号待ちによって交差点の上流側で停止している状態を示す。車両情報は定期的に記録したり停止時に記録したりすることができる。車両６０１の車載装置から受信した車両情報に、信号待ちの場合の停止位置が含まれているとすると、中央装置１０２は、その車両情報に含まれる停止位置を用いて、そこから地図データベースにおける交差点Ｃのノードまでの距離Ｌ１を求めることができる。中央装置１０２は、その距離Ｌ１に対して、停止線からノードまでの距離Ｌ２（定数）を減じることによって、停止線から車両までの距離Ｌｐを定め得る。車両６０１が待ち行列の末尾に停止していれば、その距離Ｌｐが待ち行列長となる。その値を停止時の平均車頭間隔Ｈで割れば、待ち行列台数が得られる。
【００４４】
しかしながら、対象車両６１０が待ち行列の末尾（の近く）に停止しているとは限らない。車両情報を送信する車両が少ない場合、この車両情報を用いて待ち行列長や待ち行列台数を定めると、実際と大きく乖離する可能性がある。つまり、車両情報を送信する車両が少ない場合は、車両情報から得られる待ち行列長の信頼性が低くなってしまう。
【００４５】
もっとも、車両情報は即時的な情報を表しているから、周期集計を行う感知器情報よりも直近の傾向を表している。感知器情報から得た待ち行列長よりも停止線から離れた位置で車両が停止したことを表す車両情報を取得できれば、当該車両情報から計算する待ち行列長の信頼性は低くても、現時点で、車両感知器で計測した待ち行列長よりも長くなっていると判定することができる。すなわち、例えば待ち行列長を平滑化する際に、新しい待ち行列長には、重み係数を大きくし、古い待ち行列長には、重み係数を小さくすることで、トレンドを考慮した待ち行列長の平滑化を行うことが可能となる。
【００４６】
図７は感知器情報から待ち行列長を求めるために車両の速度から待ち行列波及度を得るデータの一例を説明するための図である。このデータは、車両の速度と待ち行列波及度との関係を表すデータであり、たとえば、予め車両感知器ごとに設定した速度閾値ｓ１、ｓ２およびｓ３を含む。車両の速度Ｓ［ｍ／秒］は、流入流量Ｑ［台／秒］、占有率Ｏ、実効車長（設定値）Ｌｅ［ｍ］を用いて、次式（２）で与えられる。
Ｓ＝（Ｌｅ・Ｑ）／Ｏ  …（２）
ここで、実効車長Ｌｅは、平均車長［ｍ］に感知領域［ｍ］を加算した値である。
【００４７】
中央装置の演算部は、感知器情報から流量Ｑおよび占有率Ｏを決定するとともに、平均車長および感知領域を記憶部から読み出して実効車長Ｌｅを計算し、それら流量Ｑ、占有率Ｏ、および実効車長Ｌｅから上記式（２）にしたがって車両の速度を計算する。この車両の速度から、車両感知器への待ち行列の波及度合いを示す待ち行列波及度を決定する。待ち行列波及度には、車両の速度によって、０〜１．０の値が与えられる。
【００４８】
速度閾値ｓ１は、待ち行列波及度１．０に対応し、待ち行列末尾が車両感知器位置を十分に越えている状態の速度を表す。速度閾値ｓ２は、待ち行列波及度０．５に対応し、待ち行列末尾が車両感知器位置付近に存在する状態の速度を表す。速度閾値ｓ３は、待ち行列波及度０に対応し、待ち行列が感知器速度に影響を及ぼさない状態の速度を表す。中央装置の記憶部に格納されるデータは、たとえば、これら速度閾値ｓ１、ｓ２およびｓ３、ならびにそれら速度閾値に対する待ち行列波及度の値を含む。これらの速度閾値ｓ１、ｓ２、ｓ３を使って、車両感知器で得られた平均速度Sにより、待ち行列波及度ｒは、次式（３）で与えられる。
ｒ  ＝    １                                （Ｓ＜ｓ１）
（ｓ２−Ｓ）／（ｓ２−ｓ１）        （ｓ１＜Ｓ＜ｓ２）…（３）
（ｓ３−Ｓ）／（ｓ３−ｓ２）＊０．５（ｓ２＜Ｓ＜ｓ３）
【００４９】
図８は待ち行列波及度から待ち行列長を算出する方法を説明するための図である。図８は感知器位置と待ち行列波及度との関係の一例を表す。この例は、３つの車両感知器Ｄ１、Ｄ２およびＤ３それぞれに対する待ち行列波及度を含む。各点を直線で結んだとき、待ち行列波及度が０．５未満となる地点が渋滞の末尾を示し、渋滞末尾より下流方向に連続して待ち行列波及度が０．５以上である区間の長さが待ち行列長を示す。中央装置の演算部は、各車両感知器に対する待ち行列波及度から各点を結ぶ直線を算出し、待ち行列波及度が０．５となる位置を計算することで、待ち行列長を算出する。
【００５０】
中央装置の演算部は、本実施の形態において、このように求めた待ち行列長を平滑化することで、待ち行列長を決定する。時系列データのばらつきを排除するためである。平滑化には、移動平均、指数平滑等の各種手法を利用することができる。周波数領域で平滑化を行っても良い。ここでは、次式（４）によって、平滑化後の待ち行列長Ｌｓ（Ｔ）が与えられる。
Ｌｓ（Ｔ）＝αＬ（Ｔ）＋（１−α）Ｌ（Ｔ−１）  …（４）
ここで、重みαは０より大きく１より小さい。
【００５１】
中央装置の演算部は、感知器情報の収集周期Ｔとそれより一サイクル前の（Ｔ−１）の間、または収集周期Ｔとそれより一サイクル後の（Ｔ＋１）の間に取得された車両情報である参照車両情報に基づいてこの重みαを調整することができる。車両情報が入手できても、その車両情報をいつでも用いる必要はない。例えば車両情報から得られた車両の停止位置（停止線からの距離）が閾値よりも小さければ、渋滞が発生していないか渋滞長が短いと推測される。そのような場合には、その車両情報を用いて調整しなくてもよい。
【００５２】
演算部は、ここでは、待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）およびＬ（Ｔ）と閾値Ｌｃとの関係、ならびに待ち行列Ｌ（Ｔ−１）およびＬ（Ｔ）と車両情報から得た停止線から車両までの距離Ｌｐ（Ｔｐ）との関係に基づいて重みαを調整する。閾値Ｌｃは例えば１５０［ｍ］であり、停止線から車両感知器までの距離に相当する。
【００５３】
待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）およびＬ（Ｔ）が閾値Ｌｃ以下である場合、中央装置の演算部は、赤信号に対する車両の停止時刻によって重みαを設定する。たとえば赤信号開始からかなりの時間を経過して車両が停止したときには渋滞長が短いはずであり、車両情報と待ち行列長は同じ傾向にあるから、重みαを調整しなくてもよいし、重みαを標準値（たとえば０．５）より大きな値（たとえば０．８）に設定してもよい。赤信号開始時刻は信号制御情報から得ることができる。
【００５４】
待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）およびＬ（Ｔ）が閾値Ｌｃより大きい場合、中央装置の演算部は、車両情報から得た距離Ｌｐ（Ｔｐ）が、次式（５）または（６）の関係を満たすか否かを判定する。
Ｌ（Ｔ−１）＜Ｌｐ（Ｔｐ）＜Ｌ（Ｔ）…（５）
Ｌ（Ｔ）＜Ｌｐ（Ｔｐ）＜Ｌ（Ｔ−１）…（６）
上記式（５）または（６）の関係を満たすとき、待ち行列長の変化および車両情報から得た値の両方が、一サイクルの間に待ち行列長が単調増加か単調減少していることを示している。すなわち、車両感知器から得た待ち行列長の変化と合致する値を車両情報が示している。このため演算部は、重みαを標準値（たとえば０．５）に設定し、重みαを調整しない。
【００５５】
さらに演算部は、上記式（５）または（６）を満たさず、次式（７）または（８）を満たすとき、重みαを調整する。このとき車両情報は、車両感知器から得た待ち行列長の変化が実際の変化よりも遅れていることを示している。
Ｍａｘ（Ｌ（Ｔ−１），Ｌ（Ｔ））＜Ｌｐ…（７）
Ｍｉｎ（Ｌ（Ｔ−１），Ｌ（Ｔ））＞Ｌｐ…（８）
上記式（７）を満たし、Ｌ（Ｔ）＞Ｌ（Ｔ−１）のとき、演算部は重みαを標準値よりも大きな値（たとえば０．７）に設定する。上記式（７）を満たし、Ｌ（Ｔ−１）＞Ｌ（Ｔ）のとき、演算部は重みαを標準値よりも小さな値（たとえば０．３）に設定する。また上記式（８）を満たし、Ｌ（Ｔ）＞Ｌ（Ｔ−１）のとき、演算部は重みαを標準値よりも小さな値に設定し、Ｌ（Ｔ−１）＞Ｌ（Ｔ）のとき、重みαを標準値よりも大きな値に設定する。
【００５６】
このように中央装置の演算部は、感知器情報の収集周期Ｔとそれより一サイクル前の（Ｔ−１）の間に取得された車両情報を平滑化の重みαに反映することで、平滑化後の待ち行列長Ｌｓの追従性を向上させることができる。演算部は、収集周期Ｔとそれより一サイクル後の（Ｔ＋１）の間に取得された車両情報に基づいて重みαで調整することで、待ち行列長Ｌｓ（Ｔ）を補正してもよい。待ち行列長Ｌｓ（Ｔ＋１）の計算の前に待ち行列長Ｌｓ（Ｔ）を補正することで結果的に追従性を向上させることもできる。
【００５７】
演算部は、たとえば、車両情報から得た停止線から車両までの距離Ｌｐ（Ｔｐ）が、感知器情報から得た待ち行列長Ｌ（Ｔ）よりも大きい場合、待ち行列長Ｌ（Ｔ）および待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）のうち、値の大きな方に対する重みαを標準値（例えば０．５）より大きくする。
【００５８】
図９は車両情報から得た停止線から車両までの距離が感知器情報から得た待ち行列長よりも大きい場合の重みの設定方法の例を説明するための図である。図９ＡはサイクルＴに対する待ち行列長Ｌ（Ｔ）の値がサイクル（Ｔ−１）に対する待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）より大きい場合の例を示し、図９Ｂは待ち行列長Ｌ（Ｔ）の値が待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）以下の場合の例を示す。図９Ａの例の場合、中央装置の演算部は、待ち行列長Ｌ（Ｔ）に対する重みを大きくし、待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）に対する重みを小さくする。すなわち、上記式（４）における重みαを標準値よりも大きな値、例えば０．７にする。これによって、平滑化された待ち行列長Ｌｓ（Ｔ）の値は待ち行列長Ｌ（Ｔ）に近くなる。このため、重みαを標準値のままにする場合とくらべて、追従性がよくなる。さらに、距離Ｌｐ（Ｔｐ）の値は重みαの調整に使われるだけであり、上記式（４）から得られる平滑化後の待ち行列長Ｌｓ（Ｔ）の値は平滑化前の待ち行列長Ｌ（Ｔ）を越えない。それによって、過追従が抑制される。その結果、この例では、一サイクル程度の平滑性を保持しながら、追従性を向上させることができる。図９Ｂの例の場合、中央装置の演算部は、待ち行列長Ｌ（Ｔ）に対する重みを小さくし、待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）に対する重みを大きくする。すなわち、重みαを標準値よりも小さな値、例えば０．３にする。これによって、平滑化後の値Ｌｓ（Ｔ）が、感知器情報から得た最も新しい待ち行列長Ｌ（Ｔ）に追従するのを遅らせる。その結果、実際の待ち行列長がサイクルＴ付近を境に減少傾向から増加傾向に転じた場合でも、その増加傾向により迅速に平滑化後の値が追従する。
【００５９】
図１０は車両情報から得た停止線から車両までの距離が感知器情報から得た待ち行列長よりも小さい場合の重みの設定方法の例を説明するための図である。図１０Ａは待ち行列長Ｌ（Ｔ）の値が待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）より大きい場合の例を示し、図１０Ｂは待ち行列長Ｌ（Ｔ）の値が待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）以下の場合の例を示す。図１０Ａおよび図１０Ｂの例の場合、中央装置の演算部は、重みαを標準値に設定する。図１０Ａの例において、待ち行列長Ｌ（Ｔ）よりも距離Ｌｐ（Ｔｐ）が小さくなっているのに、待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）への追従を遅らせないのは、車両情報の得られた車両が待ち行列の末尾に停止しているとは限らず、時刻Ｔｐにおける待ち行列長の真値Ｌ（Ｔｐ）が距離Ｌｐ（Ｔｐ）より大きい可能性があるためである。図１０Ｂの例において、待ち行列長Ｌ（Ｔ）よりも距離Ｌｐ（Ｔｐ）が小さくなっているのに、待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）への追従を早めないのも、時刻Ｔｐにおける待ち行列長の真値Ｌ（Ｔｐ）が距離Ｌｐ（Ｔｐ）より大きい可能性があるためである。
【００６０】
しかしながら、図１０Ａおよび図１０Ｂの例においても、中央装置の演算部が、重みαを標準値から調整（変更）するようにしてもよい。車載装置の普及が進んだ場合には、車両情報から得た停止線から車両までの距離が実際の待ち行列長から大きく乖離することが少なくなるためである。図１０Ａの例では、演算部は、待ち行列長Ｌ（Ｔ）に対する重みを小さくし、待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）に対する重みを小さくする。すなわち、重みαを標準値よりも小さな値、例えば０．３にする。これによって、平滑化後の値Ｌｓ（Ｔ）が、感知器情報から得た最も新しい待ち行列長Ｌ（Ｔ）に追従するのを遅らせる。その結果、実際の待ち行列長がサイクルＴ付近を境に増加傾向から減少傾向に転じた場合でも、その減少傾向により迅速に平滑化後の値が追従する。図１０Ｂの場合、演算部は、待ち行列長Ｌ（Ｔ）に対する重みを大きくし、待ち行列長Ｌ（Ｔ−１）に対する重みを小さくする。すなわち、重みαを標準値よりも大きな値、例えば０．７にする。これによって、平滑化後の値Ｌｓ（Ｔ）が、感知器情報から得た最も新しい待ち行列長Ｌ（Ｔ）に追従するのが早まる。さらに、距離Ｌｐ（Ｔｐ）の値は重みαの調整に使われるだけであり、上記式（４）から得られる平滑化後の待ち行列長Ｌｓ（Ｔ）の値は平滑化前の待ち行列長Ｌ（Ｔ）を下回らない。それによって、過追従が抑制される。その結果、この例では、一サイクル程度の平滑性を保持しながら、追従性を向上させることができる。
【００６１】
このように中央装置の演算部は、車両情報から得た最新の情報を平滑化の重みαに反映することで、追従性を向上させることができる。図９および図１０の例では、重みαの調整を２段階で行ったが、３段階以上または連続的に行ってもよい。例えば車両情報から得た停止線から車両までの距離Ｌｐ（Ｔｐ）と、感知器情報から得た待ち行列長Ｌ（Ｔ）との差（の大きさ）によって、重みαを変化させるようにすることができる。さらに図９（および図１０）の例では、距離Ｌｐ（Ｔｐ）と待ち行列長Ｌ（Ｔ）とに差がある場合に重みαを標準値から調整するようにしたが、距離Ｌｐ（ＴＰ）と待ち行列長Ｌ（Ｔ）との差が予め与えられた値以上になった場合に重みαを調整するようにしてもよい。この場合、距離Ｌｐ（Ｔｐ）と待ち行列長Ｌ（Ｔ）との差が予め与えられた値より小さければ、重みαは標準値に設定する。
【００６２】
さらに上記式（４）の例では、過去の一サンプルＬ（Ｔ−１）を使って、待ち行列長Ｌ（Ｔ）を平滑化したが、過去の複数サンプルを使って平滑化するようにしてもよい。その場合、中央装置の演算部は、平滑化周期または平滑化期間内での変化傾向と、待ち行列長Ｌ（Ｔ）から距離Ｌｐ（Ｔｐ）への変化傾向とが一致する場合、待ち行列長Ｌ（Ｔ）に対する重みを相対的に大きくするようにし（当該平滑周期内の他のサンプルに対する重みを小さくするようにし）、平滑化周期または平滑化期間内での変化傾向と、待ち行列長Ｌ（Ｔ）から距離Ｌｐ（Ｔｐ）への変化傾向とが相違する場合、待ち行列長Ｌ（Ｔ）に対する重みを相対的に小さくする。変化傾向が一致するか否かの判断は、たとえば傾きが正か負かが一致すればよく、その傾きの値が一致することまでその判断に求められるものではないまた、変化傾向を求める場合、平滑化周期または平滑化期間内の過去のサンプルの値は、平滑化後の値を用いてもよいし、平滑化前の値を用いてもよい。
【００６３】
さらに中央装置の演算部は、参照車両情報の得られる車両の台数が一定値以上の場合に重みαを当該参照車両情報に基づいて調整し、参照車両情報の得られる車両の台数が一定値に満たない場合、重みαを調整せずに待ち行列長を平滑化するようにしてもよい。さらに参照車両情報の得られる車両の台数が一定値以上の場合のみ、車両情報から得た停止線から車両までの距離が、感知器情報から得た待ち行列長よりも大きい場合も、それ以下の場合も重みαを調整するようにしてもよい。
【００６４】
図１１は待ち行列長の時間的変化の一例を示す図である。この図において、実線は、感知器情報のみから得た待ち行列長を表し、点線は、実際の待ち行列長を表し、破線は、本実施の形態のように決定した待ち行列長を表し、一点鎖線は、車両情報から得た待ち行列長を表す。感知器情報の周期集計のため、感知器情報のみから得た待ち行列長には、実際の待ち行列長に対して時間遅れ△が生じてしまう。車両情報から得た待ち行列長は、実際の待ち行列長によく追随しているが、その値に十分な精度が確保できていない。本実施の形態のように重みを調整する場合、待ち行列長の値として必要な精度は確保しつつ、比較的短い時間で実際の値に追随する。
【００６５】
本実施の形態において待ち行列長の応答性を高めるためには、車両情報はリアルタイム送信されるのが好ましい。しかしながら、光ビーコンのような準リアルタイムプローブを用いるようにしてもよい。車両が光ビーコン地点を通過するまでの収集遅れは生じるが、車両感知器よりも早く情報が得られることがあるためである。
【００６６】
図１２は車両情報に含まれる各種データのビット割り当て例を説明するための図表である。光ビーコンのように、車両情報を蓄積し、スポット通信領域で一括して車載装置から送信する場合、この例のようなデータ構成を有する車両情報を用いることができる。この例においては、車両におけるイベントの種別として、単独停止、方向変動、一定距離走行・方向変動、およびアップリンクが用意されている。このイベント種別によって、車載装置から送信するデータを選別することができる。単独停止の場合、停止時間のデータが、方向変動の場合、絶対方位のデータが、一定距離走行・方向変動の場合、前イベントからの走行距離が、アップリンクの場合、無効値がそれぞれ記録される。単独停止の場合の停止時間は８ビットで表され、その先頭ビットの値で秒と分の場合を区別し、残りの７ビットで時間を表すようになっている。このため、１秒を最小単位として、１６進数で０ｘ０１（１秒）から０ｘｆｆ（１２７分）までの時間を割り当てることができる。また方向変動の場合の絶対方位が、北を「１」とし、時計回りに１６単位として割り当てられている。一定距離走行や方向変動の場合、前回イベントからの距離に８ビットが割り当てられており、１ビットが５ｍ単位になっている。この場合、１６進数で０ｘ０１（５ｍ）から０ｘｆｆ（１２７５ｍ）までの走行距離を割り当てることができる。たとえばこれら各イベントの内容（停止時間、絶対変位、走行距離）を用いることで、蓄積型の車両情報についても同様に有用度を判定することもできる。図１０には記載していないが、交差点を通過するまでの停止回数を一情報項目として記録しておき、それを車両情報の有用度の判定に利用することもできる。
【００６７】
上述した実施の形態では、本発明の交通指標決定装置を交通信号制御システムにおける中央装置として利用したが、これに限られるものではない。たとえば図９および図１０の例では、感知器情報から待ち行列長を求め、その待ち行列長を平滑化したが、感知器情報から求めた車両速度を平滑化し、平滑化した車両速度から待ち行列長を求めることで、待ち行列長の平滑化を行ってもよい。すなわち、異なる時間の交通指標を平滑化することで、その交通指標の平滑化を行うのではなく、当該交通指標の基礎となる数量を平滑化し、その数量から交通指標を求めることで、当該交通指標の平滑化を行うこともできる。また平滑化するときの重みの例として、０．３や０．５、０．７の値を例示したが、これに限られるものではない。その重みは、極端に小さい値や大きい値、０．１や０．９であってもよく、さらには０や１であってもよい。
【００６８】
また、交通信号制御機やその他の装置に本発明の交通指標決定装置を利用するようにしてもよい。さらに交通指標決定装置はハードウェア的に複数の装置により構成されてもよい。さらに交通信号制御に交通指標を用いる場合だけでなく、車両の運転等のために交通指標を算出する場合にも本発明は利用することができる。算出する交通指標は待ち行列長や待ち行列台数が代表例である。しかしながら、交差点に接続する道路の混雑の度合いを表す待ち行列長や負荷率、旅行時間、その他の交通指標を算出する場合にも本発明は利用することができる。
【００６９】
上述した実施の形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の交通指標決定装置、交通指標決定方法、交通指標決定プログラムは、交通状況の変化に比較的短期間に追従して交通指標を決定することができ、交通信号制御や交通情報の提供など各種用途に利用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１００  交通信号制御システム    １０１  交通信号機    １０２  中央装置
１０３  車両    １０４  車両感知器    １０５  無線通信装置
２０１  信号灯器    ２０２  交通信号制御機    ２０３  車載装置
３０１  有線通信部    ３０２  交通信号制御機の記憶部    ３０３  灯器駆動部
３０４  交通信号制御機の演算部
４０１  ＧＰＳ処理部    ４０２  方位センサ    ４０３  車速取得部
４０４  車載装置の通信部    ４０５  車載装置の記憶部
４０６  車載装置の操作部
４０７  車載装置の表示部    ４０８  音声出力部    ４０９  車載装置の演算部
５０１  中央装置の記憶部    ５０２  中央装置の通信部
５０３  中央装置の表示部    ５０４  中央装置の操作部
５０５  中央装置の演算部
６０１  車両
【図１】
0005741326.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005741326.tif 000008
【図８】
0005741326.tif 000009
【図９】
0005741326.tif 000010
【図１０】
0005741326.tif 000011
【図１１】
0005741326.tif 000012
【図１２】
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